الهندسة التطبيقية فن واحتراف واكتساب المهارات الفنية والعلمية والحسابية وتطبيقها لتصميم وتنفيذ المنشآت والآلات والاختراعات والأدوات والأنظمة والعمليات المطلوبة كافة للوصول إلى هدف معين. بمعنى آخر هي فن تطبيق المعارف النظرية والتجارب الحياتية في حياتنا لتحسين الأشياء التي نستعملها أو المنشآت التي نعيش فيها.
عرفها مجمع المهندسين الأمريكي للتطوير بأنها “التطبيق الفعلي لمبادئ العلم النظرية لتصميم أو تطوير المنشآت والماكينات والأدوات أو عمليات التصنيع سواء تصميم كل عملية بمفردها أو تصميم العملية بالكامل أو التنبؤ بسلوك هذه العمليات تحت ظروف التشغيل، كل ذلك لأداء الهدف المقصود بشكل اقتصادي وآمن”.
الشخص الذي يمارس الهندسة يسمى مهندس، وهؤلاء المصرح لهم بفعل ذلك قد يكون لهم تسميات رسمية تختلف أحيانا بين الدول مثل: مهندس أو كبير مهندسين أو مهندس خبير أو مهندس تصميمات أو مهندس موقع أو مهندس فني في الدول العربية.
تخصص الهندسة يتضمن العديد من التخصصات وبالتالي تسميات مختلفة لهؤلاء الأشخاص الذين يعملون في تلك التخصصات وكل ذلك يختلف باختلاف المجال أو التطبيق المطلوب.
تاريخ الهندسة
مفهوم الهندسة وُجد قديما خلال محاولات البشر لتطوير الابتكارات الأساسية مثل البكرات والروافع والعجلات. وهذه الابتكارات تطورت بالتوافق مع مفهوم الهندسة الحديث، ومحاولات تطبيق المبادئ الميكانيكية الأساسية لتطوير أدوات وأشياء مفيدة.
أما مصطلح الهندسة العربي فتاريخه مجهول نظرا لأن مصطلح الهندسة غير عربي والمهندسين العرب كانوا يستخدمون الأدوات لاستعمالها في عدة مجالات في البناء والفن والفلك وطرق التنقل وإيجاد الحلول الناجحة لمشاكل عديدة كنقل المياه مثلا فقد أخترعت النواعير وأبتكرت أساليب عديدة لترشيد استخدام المياه في الزراعة وتم ابتكار أسلوب الري بالتنقيط والآلات التي تستخرج الماء الصافي من مياه البحر وتم توظيف الهندسة عند العرب في البناء والتصميم فقد شهد العالم العربي قديما تطورا عمرانياً هائلاً فصممت القصور والأبنية والشوارع على درجة عالية من الدقة والروعة والشواهد على ذلك لا تعد ولا تحصى وقد استخدمت الهندسة لأغراض العسكرية فبنيت الحصون والقلاع العتيدة والآلات الحربية كثيرة.
الأساليب الهندسية
المهندس خلال عمله يطبق الفيزياء والرياضيات لإيجاد أيسر الحلول وأثرها اقتصاديا. في مجال التصميم يحتاج المهندس إلى علوم أخرى تتعدى الفيزياء والرياضيات.
مثلا بعد التصميم والإنتاج يسأل المهندس نفسه عن تكاليف المنتج وعن عامل الأمان وعن اقتصادية المنتج فليس معنى أن التيتانيوم أصلب وأجود أن نستعمله في كل شيء فهذه علوم ضرورية.
تحديد المشكلة وحلها
عندما يقابل المهندس مشكلة ما لابد من التفكير الهادئ ثم استعمال الرياضيات والفيزياء ثم تجربة حياته في هذه المشكلة. فلا بد للمهندس أن تكون عقليته رياضية في التفكير والتنفيذ.
في حالة حل المشاكل الهندسية لا بد من اختيار أبسط الحلول وأيسرها وذلك عند توافر الحلول. قد يقابل المهندس في حالة تصميم شيء ما مشاكل أو نتائج لا يمكن الوصول إليها رياضيا أو نظريا وأن يقوم ببناء نموذج ما ويدخله في اختبارات العمل فإذا نجح النموذج يكون بإمكان المهندس أن يقوم بتكبير الأبعاد على الشيء الحقيقي، يمكن معرفة ذلك في دراسة ديناميكا الهواء.
استخدام الحاسب
قبل القرن العشرين كانت الأعمال الهندسية تحتاج من المهندسين وقتا للدراسة والاستنتاج والتجربة، حتى تمكن من ابتكار الحاسب الآلي.
الآن توافرت أساليب وابتكارات عدة يعتمد عليها المهندس، إلا أن الحاسب الآلي هو الأداة الرئيسية التي لا يمكن الاستغناء عنها، حيث توافرت البرمجيات التي تساعد كافة التخصصات والمجالات الهندسية.
باستخدام الحاسب يمكن بناء نماذج مصغرة ووضع الحسابات والاختبارات ونقل ذلك على الطبيعة بنجاح، فمثلا في مجال العمارة والهندسة المدنية يمكن استخدام الأوتوكاد لرسم نموذج مصغر للعمل المطلوب إنجازه، وفي مجال التصميم والآلات يمكن استخدام برنامج السولدوركس أو “solid works” لبناء النموذج ورسمه ووضع الأبعاد اللازمة ودراسة حركته، وغير ذلك مما يمكن استخدامه في مجال صب المعادن والاتصالات والشبكات والتحكم عن بعد، وغير ذلك من البرمجيات التي يمكن القراءة عنها في مواضعها.
يمكن استخدام البرمجيات مثل سي إن سي في المصانع والورش الإنتاجية، لإنتاج منتجات دقيقة جدا، وغير معيبة إلا أنها يسوؤها غلو سعرها.
لا يمكن الجزم بأن البرمجيات أدت إلى تطور كبير لأن البرمجيات تؤدي إلى إلغاء المهارات التي لابد للمهندس منها والتي أصبحت بالبرمجيات مهارات حاسوبية.
الدور الاجتماعي
الهندسة هي حرفة تمتد من مجال العمل في المشاريع والأعمال الضخمة إلى العمل في المجالات الصغيرة الفردية.
الأماكن التي يمكن العمل فيها بالهندسة قد تكون مكتب للمعمار، أو شركة، أو وكالة للاتصالات، أو مصنع، أو قد يكون مجموعة من المستثمرين، وقد يكون هيئة حكومية معتمدة.
للهندسة دور حيوي في المجتمع حيث تعبر هيئة العمائر والشركات والمنتجات علي طبيعة وذوق وطريقة المهندسين بتلك البلد، فأحيانا يري الإنسان السيارة قبل أن يعرف طرازها أن يعرف إذا كانت ألمانية أو يابانية أو أمريكية، وهكذا. وكذلك للطرز المعمارية أشكال تختلف من دولة لأخرى وإن تشابهت معظم الناطحات الحديثة، لكن قديما يمكن تمييز المعمار الإسلامي عن المسيحي عن الهندي عن اليوناني، وهكذا.
طبيعة التصميم الهندسي يؤثر علي البيئة بشكل كبير فقد كانت المصانع قديما تخرج نفايات وغازات تؤثر علي البيئة والصحة، بل كانت الثلاجات القديمة التي كانت منتشرة بكل العالم وتستعمل الفريون قد عدت حديثا ضارة للبيئة، وأيضا فما يحدث في الأرض من تغيرات مناخية هي في ذاتها ناتجة من الهندسة والمهندسين.
المهندس ووظيفته
في جميع أنحاء العالم المتحضر؛ فإن الأعمال الحيوية الهامة كتصميم المباني والكباري ومحطات توليد الطاقة والمصانع لابد أن يقوم بها مهندس محترف مختص مرخص له ذلك وقد يكون بالاشتراك بين مجموعة من المهندسين.
يدرس المهندس في الجامعات أو المعاهد الحكومية أو الخاصة لمدة لاتقل عن خمس سنوات في كثير من دول العالم وبعد تخرجه يعمل لفترة من الزمن تحت إشراف مهندسين خبراء يقوم بتنفيذ أعمالهم في المواقع حتى يكتسب الخبر��، ولابد له أن يكون واعيا للظروف الطبيعية ونوعيات الموارد والمواد المستخدمة التي تختلف بين الدول كما يجب عليه أن يتبع المواصفات القياسية المعتمدة في دولته كالمواصفات القياسية للمعادن أو للتربة وغيرها.
تعليم
يقضي الطلاب 4 أو 5 سنوات في الجامعة قبل التخرج. يوجد العديد من مجالات الهندسة ولكن جميع طلاب الهندسة يدرسون الرياضيات والفيزياء و بعض لغات البرمجة. خلال الأربع أو خمس سنوات يقوم الطلاب بتطبيق ما تعلموه في مخابر خاصة. قبل التخرج، على الطلاب أن يقوموا بتقديم مشروع تخرج، درجة هذا المشروع تؤثر كثيراً على الدرجة العامة التي ينالها الطلاب في نهاية السنين الأربع أو الخمس.
من فروع الهندسة التطبيقية
هندسة كهربائية
هندسة أنظمة
هندسة ميكانيكية
هندسة حاسبات
هندسة مدنية
هندسة الشبكات
هندسة مشاريع
هندسة تصنيع
ضمان الجودة
هندسة كيميائية (عمليات)
والقائمة الأكمل أدناه:
هندسة كهربائية
هندسة إلكترونية
هندسة الاتصالات
هندسة ميكانيكية
هندسة معمارية
هندسة مدنية
هندسة زراعية
هندسة المساحة
هندسة بيئية
هندسة النقل
هندسة بحرية
هندسة التصميم الصناعي
هندسة جيوتكنيكية
هندسة كيميائية
هندسة صناعية
هندسة البترول
هندسة الطيران والفضاء
هندسة الصواريخ
هندسة الحاسوب
هندسة البرمجيات
هندسة النظم
هندسة الشبكات
الهندسة الطبية الحيوية
هندسة الوراثة
هندسة المعادن والمناجم
هندسة الطاقة
هندسة ميكاترونيات
هندسة إلكترونيات حيوية
